Uso de la modelación hidráulica de crecientes como herramienta de gestión para la elaboración de planes y estrategias para reducir el peligro de inundaciones

Abstract

RESUMEN : El territorio colombiano posee fabricas naturales de recursos hídricos, estratégicamente ubicadas por la zona Andina, bajo las abundantes lluvias, produciendo una escorrentía que da origen a arroyos y ríos, con caudales permanentes y variables. Es allí donde se demarca el Nudo de Paramillo, y su Serranía de Abibe, donde nace el rio Apartadó objeto del presente estudio, territorio que a través de los años ha cambiado por el crecimiento demográfico de la zona, por el incesante cambio climático, que se ha visto reflejado en los periodos de sequía y lluvia, generándose zonas con alta susceptibilidad a inundaciones. Provocando la necesidad del desarrollo de estrategias de adaptación y mitigación para abordar los impactos antrópicos, como la aplicación de modelos numéricos para predecir cómo respondería su sistema hidráulico bajo diferentes condiciones de precipitación en términos del caudal o el nivel del río, para estimar la posible erosión o inundaciones. El presente trabajo de investigación utilizó modelaciones que pueden ayudar a mitigar los impactos ocasionados por las inundaciones, así como prever posibles escenarios de desastres con pérdidas incalculables. El entendimiento del comportamiento hidrológico de la cuenca se hizo inicialmente con ayuda de diagnósticos previos de tipo batimétrico, geotécnico, de caudales máximos anuales, mensuales, y sus períodos de retorno, reportados por el municipio. A su vez se hizo indagaciones con habitantes del sector afectado para hacer una aproximación preliminar en la modelación hidráulica. Luego se esquematizó la geometría simplificada de la zona utilizando las herramientas de procesamiento QGIS por medio de su sistema GRASS, arrojando los datos geomorfológicos y de variabilidad hidráulica. Y de esta manera se pudo conocer cómo sería las respuestas bajo condiciones específicas de frontera de tipo geomorfológico, fluctuando y reconociendo sus comportamientos hidrográficos en un análisis minucioso. Estos datos se utilizaron como insumos para diseñar por medio del modelo hidráulico HEC-RAS (versión 6 y 5.0.7), posibles escenarios que permitieron dilucidar la problemática al confrontar los puntos críticos. Además, se hizo la corrección topo batimétrica, identificando los puntos bajos o altos dentro del alineamiento definido. Logrando entre otros el modelado de análisis de flujo de inundación según hidrógrafa con periodos de retorno del IDEAM, incluyendo la simulación del puente de San Fernando, que atraviesa el cauce. Arrojando como resultados que la cuenca del rio Apartadó se encuentra afectada por la tala de árboles en sus riveras, el constante arrojo de desechos a su afluente, y el deterioro a través de la extracción de material del lecho asociado para la construcción como mecanismo de sustento de sus habitantes. Los resultados de las modelaciones muestran que el rio no es la causa directa de las inundaciones en sectores demarcados como críticos por eventos pasados, es posiblemente debido al inadecuado funcionamiento hidráulico de los sistemas de drenados de aguas negras y de desagüe de aguas lluvias, lo que posibilitaría una adecuada presunción de comportamiento de la escorrentía en épocas de lluvias, constantes en la zona en la cancha de San Fernando, agudizándose por la basura acumulada en el fondo del lecho que se vuelven material sedimentario, y cuyos datos numéricos no están incluidos en las modelaciones obtenidas, se sugirió por ello un estudio de este valor de material de desecho, arrojados al rio sin ningún proceso de filtrado. Estas modelaciones hidráulicas de diferentes crecientes obtenidas con modelos de lluvia-escorrentía, y los resultados y recomendaciones adquiridas bajo la presente metodología procuran alentar a las autoridades del municipio de Apartadó para implementar de manera eficaz la modelación numérica hidrodinámica como herramienta constante de Auditoria y gestión Ambiental.

ABSTRACT : The Colombian territory has natural factories of water resources, strategically located in the Andean zone, under the abundant rains, producing a runoff that gives rise to streams and rivers, with permanent and variable flows. Particularly, the Apartadó river is born in the Serranía de Abibe, located in the western Colombian Andes, and it is a territory that has changed over the last years due to demographic growth. The middle part of the basin is highly susceptible to floods, and considering the increase of extreme events caused by climate change, adaptation and mitigation strategies are urgently required for decision-making processes. In this research work, an hydraulic modeling approach was applied to assess the hydraulic behavior of a specific reach of the Apartadó river under flood conditions. The hydraulic model HEC-RAS was implemented, and the geoprocessing work was addressed using open-source software like QGIS and GRASS-GIS. The results indicate that in the analyzed reach, the river overflow is not the direct cause of flooding, and other factors should play an essential role in the flooding process, such as an inadequate hydraulic operation of the sewage drainage and rainwater drainage systems. Indeed, the high presence of solid waste in the surrounding areas could aggravate the malfunctioning of these hydraulic structures. This work intends to warn the local authorities about the importance of including the modeling as a fundamental source of information to think in the future cities we want to live in.